与 NanoWizard BioAFM 的高分辨率想象从 JPK 仪器

包括的事宜

背景

NanoWizard BioAFM

云母基本格子

六角被包装的中间层

核毛孔复杂

脱氧核糖核酸想象

结论

鸣谢

背景

从其发明,基本强制显微镜 (AFM)使用了对图象各种各样不同的范例。

当修改了 AFM 这样它可能在缓冲的图象范例在与此技术的生理条件下提出生物问题变得可能。 在基本强制图象的详细资料用可以用于图象范例在流体的其他显微学技术是无敌的,由于仪器的针对噪音的信号比例。 另外,干的范例保留结构不需要进一步对待生成对比。

NanoWizard BioAFM

JPK 仪器的 NanoWizard® BioAFM 有提高此技术能力生物范例最高分辨率的想象的一定数量的功能。 即, JPK Nanowizard® 在所有三维数线性化。 即有保证准确确定在 x 和 Y轴以及在这个 Z轴的闭环反馈。 另外,更加进一步的 Nanowizard® 通过启用与另外的光学微观技术的 (AFM)同时 AFM 想象扩大基本强制显微学想象的适用性。 当努力理想的那的,高分辨率图象时,这两个功能可能保存用户时期和资源。

云母基本格子

优越工程和稳定性对于高分辨率图象的购买是必需的。 要展示 JPK Nanowizard® 的稳定性,既使当安装在一个被倒置的光学显微镜,新近地被劈开的云母是印象的在航空的联系模式下。 云母基本格子能明显地被看见 (图 1.)

图 1。

六角被包装的中间层

使用基本强制显微学, (HPI)太古细菌, Deinococcus radiodurans 的六角被包装的中间层,广泛地被学习了。

图 2

D. radiodurans HPI 层形成一个表层,被假定作为调控营养素和代谢产物运输的一分子筛进出这个细胞。

数据在 HPI 层的结构和功能被生成了使用各种各样不同的技术,从生化到电子显微镜术。 然而,此范例 AFM 想象在流体可以被执行,在高分辨率,按照在蛋白质结构上的动态变化。

HPI 层从与洗涤剂的全部的细胞被提取然后被吸附对新近地被劈开的云母表面。 各自的蛋白质要素的稳定的装箱实现高分辨率图象的购买。 HPI 分层堆积在云母表面的表单补丁程序,并且这些补丁程序的概览图象已经显示 HPI 层 (图 2, A) 的正常格子结构。

在 HPI 膜补丁程序的概览图象的购买以后,一个适当的区域可以为在更加高分辨率的想象被选择 (图 2, B)。 因为 X - Y 确定 JPK Nanowizard® 是由一个闭环反馈系统控制的仪器 “将放大”到与高精确度的所选的区域。 这使这个用户采取少量扫描,减少沾染这个技巧或损坏膜补丁程序可能性。

核毛孔复杂

这个真核状态的细胞被组织到称细胞器的隔间。 在包围每个细胞器的膜间的受控运输允许这个细胞分区特定分子,强调蜂窝电话功能的进程。 在核膜,核毛孔复杂 (NPC)对多种分子运输负责到和在这个中坚力量外面。

图 3。

不同于 D. radiodurans HPI 层, NPC 的准备不包含 NPC 被凝聚到格子。 范例从全部的中坚力量准备,在这种情况下从非洲有爪蛙 laevis,并且可以是相当异种的。

作为 JPK 的生命科学版本 Nanowizard® 是充分地集成到一个被倒置的,光学显微镜,传输显微学可以使用浏览这个范例不包含很多残骸的区域,在浏览前。 用这样方式这个用户可以,再次,减少需时查找浏览的一个适当的区域和减少沾染这个技巧的机会。

图 4。

NPC 范例,在玻璃盖玻片,使用有差别的干涉对比显微学是 (DIC)印象的,明显地显示使用明亮的域显微学的残骸 (图 3),无法形象化。 这个技巧然后确定在与最小的残骸和获取的概览扫描的一区 (图 4)。 再次, capacitively 受控反馈然后允许一区的准确的选择更加高分辨率的扫描的。

脱氧核糖核酸想象

在脱氧核糖核酸的结构和功能生成的大多数数据来自分子生物学的域。

然而,以 AFM 针对噪音的信号比例此基本上重要生物分子可以被学习在高分辨率在液体和在航空,阐明物理结构和脱氧核糖核酸的交往与脱氧核糖核酸束缚的分子的。 在适当的情况下,脱氧核糖核酸可以被吸附到新近地被劈开的云母和印象在缓冲。 图 5 显示 Lambda 噬菌的脱氧核糖核酸 (在流体的 ac 模式)。

图 5。

多种蛋白质的交往与脱氧核糖核酸的是根本的在副本和副本的进程中。 一个示例是脱氧核糖核酸的关联与形成 nucleosomes 的组蛋白的。 此凝聚在这个 nucleosome 核心 (consisiting 附近的脱氧核糖核酸组蛋白 octamer) 播放在脱氧核糖核酸副本的管理规定的作用和副本,因为浓缩的脱氧核糖核酸对其他脱氧核糖核酸束缚的蛋白质不是可访问的。

图 6。

在这种情况下,线性化, 3 个千字节质粒 pGEM 孵化了与 nucleosomes 以 1 摩尔对 20 摩尔的脱氧核糖核酸的比例组蛋白 octamers。 pGEM 质粒有 20 想象 nucleosome 束缚位置,然而,能被看见在孵出条件下, nucleosomes 没有在所有 20 束缚位置 (图 6) 束缚。

结论

针对噪音的信号比例,缺乏弄脏或预处理的对功能的需求和功能在液体做 AFM 想象描述的,在高分辨率,生物范例结构一个非常强大的方法。 JPK Nanowizard® 的设计可能实现这样高分辨率研究。 例如,准确确定在 x 和 y (由于闭环反馈) 减少要求 “着重”在高分辨率区域利益扫描的数量。 这减少损坏精美范例可能性和沾染这个技巧。

使用传输光学显微学,对在玻璃准备的范例,例如被描述的核毛孔复杂上面,沾染残骸可以通过一适当的区,再节省用户时间的搜索容易地避免。

使用 AFM 的福利这样想象研究的在 AFM 的功能在对在液体的图象范例,在生理情况下。 JPK 仪器制造在扫描的 Biocell™ (图 7) 期间,可能允许这个用户修改情况,例如受控温度变化或相关分子的在原处添加,更加进一步提高 JPK Nanowizard® 的适用性生物范例最高分辨率的想象的。

图 7。

JPK Nanowizard®,集成一个被倒置的光学显微镜,为其他生物范例想象也被优选,从油脂 bilayers 和生物聚合物例如胶原对全部的细胞。 AFM 想象的这样范例可以用另外的光学显微学技术补充,例如激光浏览共焦, epifluorescence TIRF 或苦恼。 JPK Nanowizard® 也用于定量断开的强制,从各自的蛋白质到 cellcell 交往。 同样地, JPK Nanowizard® BioAFM 对生物范例的执行的想象和强制评定是理想的从各自的蛋白质的到全部的细胞,在受控,生理情况下。

鸣谢

对贡献范例和图象的那些的多谢。 HPI 的高分辨率图象由帕特里克 Frederix 博士从组的提供 Engel 教授。 NPC 范例是从组的巴巴拉 Windoffer 的亲切的礼品 Oberleithner, Universitätsklinikum Münster 博士教授。 脱氧核糖核酸组蛋白范例由丹尼斯 Merkel (Schwille 教授的组) 博士准备和印象由克莱门斯弗朗兹 (德累斯顿科技大学的 Muller'ss 教授的组) 两个博士。

来源: JPK 仪器

关于此来源的更多信息请参观 JPK 仪器

Date Added: Feb 20, 2008 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 17:34

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